專利名稱：一種快開關(guān)的截止閥結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種截止閥，特別是一種快開關(guān)的截止閥結(jié)構(gòu)。
然而，陶瓷閥芯水龍頭也有其固有的缺點其一，陶瓷閥芯脆而易碎，在生產(chǎn)、制造、運輸、安裝過程中如不小心發(fā)生碰撞，陶瓷閥芯有可能會破碎；在高寒的農(nóng)村地區(qū)，冬天防凍保暖措施做不到位，水龍頭內(nèi)水凍成冰會把陶瓷閥芯擠碎；在自來水質(zhì)較差的地區(qū)，自來水中會夾雜鐵銹渣、砂子等硬性雜質(zhì)，當(dāng)水龍頭在開關(guān)過程中，這些硬性雜質(zhì)一旦被卡在二個陶瓷閥芯片之間，也會引起陶瓷閥芯破碎，即使水質(zhì)較好的地區(qū)，由于水廠普遍采用砂過濾工藝，總有些砂子會被水帶出來，再加上水管內(nèi)壁也會脫落一定數(shù)量的銹渣，也有可能會導(dǎo)致陶瓷閥芯在開關(guān)時破碎；其二，陶瓷閥芯二閥片之間的密封是靠兩者之間存在的比壓而起作用的，而這比壓是靠水龍頭在制造裝配時擰緊閥蓋、壓縮與閥芯相接觸的PUR聚氨酯塑料彈性墊片而產(chǎn)生的，此時的比壓為最大值，以后在使用過程中該比壓只會減少，不會增大；如果在制造裝配時該比壓過于少，或者使用后墊片彈性的降低而使比壓減少，都會導(dǎo)致泄漏；其三，陶瓷閥芯對材料及制造工藝要求都較高，制造成本也較高，各閥門廠轉(zhuǎn)產(chǎn)有相當(dāng)?shù)睦щy。而相對來說，截止閥的結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本低，何況，在工業(yè)及民用水管線上還大量采用著截止閥，因此進(jìn)一步改進(jìn)截止閥的結(jié)構(gòu)，使其具有快開關(guān)的性能，并具有防漏耐用效果，仍然是一個值得研究的課題。
另一方面，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，固體潤滑材料不斷發(fā)展，諸如聚苯硫醚PPS、聚醚醚酮PEEK、聚酰胺-酰亞胺PAI、液晶聚合物L(fēng)CP等具有自潤滑性能的高分子材料不斷被發(fā)明出來，這些材料之間的相互摩擦?xí)r具有固體潤滑效應(yīng)，只有極低的摩擦和極小的磨損。
本發(fā)明所要解決的另一個技術(shù)問題是如何提供一種只需將手柄旋轉(zhuǎn)90°即可從關(guān)閉狀態(tài)轉(zhuǎn)換至最大開啟狀態(tài)的快開關(guān)截止閥。
本發(fā)明所要解決的再一個技術(shù)問題是如何提供一種防漏耐用的快開關(guān)截止閥。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為快開關(guān)的截止閥結(jié)構(gòu)包括閥芯和閥座，其中閥芯在與閥座對應(yīng)的部位大致呈錐面，并在其外固化有一密封襯套，該密封襯套的外表面由二個鄰接的大致呈錐面的子表面復(fù)合而成，且相對于與閥芯對稱中心線相垂直的平面而言，其中遠(yuǎn)離閥座的子表面較陡，而鄰近閥座的子表面較平坦。
所述的較陡子表面相對閥芯對稱中心線的夾角α以25°～70°為佳，而所述的較平坦子表面相對閥芯對稱中心線的夾角β則以比α大10°以上為佳；所述的閥芯密封襯套在密封處具有凹入面，且閥座則在對應(yīng)處具有相應(yīng)的凸面，兩者相互吻合密封；所述的凹入面以位于閥芯密封襯套之較陡的子表面的下部為佳；所述的閥芯與閥座以金屬材質(zhì)為佳，所述的閥芯密封襯套以由固體潤滑材料制成為佳，此時所述的閥座在對應(yīng)閥芯密封襯套凹入面的凸面以具有Ra2.5～0.2μm粗糙度為佳；所述的固體潤滑材料可以采用聚苯硫醚PPS、聚醚醚酮PEEK、聚酰胺-酰亞胺PAI或液晶聚合物L(fēng)CP等自潤滑高分子材料以及在這些材料中添加玻璃纖維、碳纖維、石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯、鉛、鋅、銅、鋁或錫后形成的高分子復(fù)合材料；所述的閥芯密封襯套可以包覆整個閥芯的頭部，其中覆蓋閥芯頭部側(cè)面處的厚度以0.5mm～5mm為佳，而在覆蓋閥芯頭部端面處的厚度以小于0.5mm為佳；所述的閥芯在與其密封襯套的交界面(側(cè)面或端面)以一粗糙不平的表面為佳，其粗糙度Ra以大于80μm為佳，該粗糙不平的接觸面可以由設(shè)置在閥芯表面的溝槽或孔洞形成，并以在摩擦方向上呈交疊分布為佳，所述的溝槽可以呈直條狀或網(wǎng)格狀；所述的閥芯還可以在尾部固接有周壁刻有螺紋的閥桿，該閥桿與閥蓋螺紋連接，其螺旋角以4°～12°為佳；為能實現(xiàn)90°開關(guān)，所述的閥芯與閥桿的接合處可以有一外臺階，而所述的閥蓋在對應(yīng)處也具有一外臺階，且該二臺階之間的最大間距大致等于閥桿周壁螺距的1/4。
由于本發(fā)明的閥芯密封襯套外表面由二個陡峭度不同的子表面鄰接復(fù)合而成，因此在相同的閥座孔徑及相同的閥芯上升高度的情況下，其流通量相對來說要大很多，也就是說，閥芯只要上升一個不大的高度時，截止閥就可以處于全開啟狀態(tài)；
而閥芯密封襯套與閥座之間的凹凸吻合密封，使得在凹入面底部密封襯套被壓縮得特別深且薄，硬度變大，該處主要起承載和耐磨作用，可以有效地防止閥芯朝閥座移位，而與之對應(yīng)的上部密封襯套被壓縮塑性變形少而厚，還具有一定的彈性，從而在該處起到良好的密封作用；另外，本發(fā)明的閥芯密封襯套如果選用固體潤滑材料，則在使用過程中，閥芯密封襯套與金屬閥座多次摩擦后，閥芯密封襯套表面的部分固體潤滑材料分子將轉(zhuǎn)移到閥座金屬表面上，并在其上自然形成厚度為20～50納米左右的固體潤滑轉(zhuǎn)移膜，之后，兩者之間的摩擦就變成了固體潤滑材料之間的相互摩擦，從而自然地實現(xiàn)了防漏耐用功效。
而之所以閥芯在與其密封襯套的交界面(側(cè)面或端面)為一粗糙不平的表面，一方面是為了密封襯套與閥芯之間結(jié)合得更為牢固，另一方面，如果密封襯套選用固體潤滑材料，則具有以下三個作用其一，增大了密封襯套與閥芯之間的接觸面積，不但提高密封襯套的附著力，減少冷流變形，而且由于閥芯為金屬材質(zhì)，還使密封襯套的耐熱性和導(dǎo)熱性得到很大改善；其二，該粗糙面的凹凸處同時也成為固體潤滑材料的貯存庫，在使用一段時間后，密封襯套特定部位的表面高分子材料很少時，這些貯存的高分子材料將不斷地溢出，填補空缺，始終保持閥芯密封襯套與閥座之間的固體潤滑關(guān)系；其三，密封襯套嵌入在該粗糙面的部分起到一個相當(dāng)于加強筋的作用，由此提高密封襯套的承載能力及抗沖擊性能。
再者，固體潤滑材料還有一個更重要的特點，就是對異物有良好的相容性，當(dāng)粒度較細(xì)的硬性雜質(zhì)卡在閥芯密封襯套與閥座的密封接觸面上時，這些硬性雜質(zhì)顆粒將嵌入閥芯密封襯套內(nèi)部，不但不會影響接觸面的固體潤滑密封效果，反而會增加固體潤滑材料的耐磨性，這種情形相當(dāng)于在固體潤滑材料中添加雜質(zhì)而形成固體潤滑復(fù)合材料。正因為如此，即使流體中有硬性雜質(zhì)顆粒也不會影響本發(fā)明的密封效果，這也是本發(fā)明的防漏耐用的另一個方面。
當(dāng)本發(fā)明應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)上升式截止閥時，選擇合適的螺旋角(也即按閥座孔徑選擇合適的螺距)，完全可以制造出只需將手柄旋轉(zhuǎn)90°即可從關(guān)閉狀態(tài)轉(zhuǎn)換至最大開啟狀態(tài)的截止閥，而閥芯密封襯套選用固體潤滑材料等耐磨材料又可保證90°開關(guān)的不變性，這可以應(yīng)用于普通水龍頭、角閥、管線切斷閥等，以方便使用并可快速識別開關(guān)狀態(tài)；另一個額外的優(yōu)點是，由于本發(fā)明的閥芯密封襯套外表面大致呈錐面，這樣在開啟使用時，由于節(jié)流與導(dǎo)流作用，使水流呈圓錐體或球面錐體形狀，在關(guān)閉時，又具有導(dǎo)向作用，同時又增加閥芯密封襯套與閥座之間的卡緊力，從而可以使所述的螺旋角得以選擇較大的角度。


圖1為本發(fā)明實施例一處于關(guān)閉狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)剖視示意圖。
圖2為本發(fā)明實施例一處于開啟狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)剖視示意圖。
圖3為圖1的局部放大圖(閥芯表面具有縱向條狀溝槽)。
圖4為圖3的A-A剖視圖。
圖5為圖2的局部放大圖。
圖6為圖1的局部放大圖(閥芯表面具有網(wǎng)格狀溝槽)。
圖7為圖1的局部放大圖(閥芯表面具有交疊分布的孔洞)。
圖8為本發(fā)明實施例二的結(jié)構(gòu)剖視示意圖。
圖9為本發(fā)明實施例三的結(jié)構(gòu)剖視示意圖。
圖10為本發(fā)明實施例四的結(jié)構(gòu)剖視示意圖。
如圖1～圖5所示，為本發(fā)明應(yīng)用于水龍頭的一個實施例，圖中1為手輪，2為閥桿，3為閥蓋，4為金屬材質(zhì)的錐面狀閥芯，5為由固體潤滑材料制成的密封襯套，6為金屬材質(zhì)閥座，7為閥體，8為閥蓋墊片。閥桿2和閥芯4連接為一整體，密封襯套5一體注塑在閥芯4上，其中覆蓋閥芯4頭部側(cè)面處的厚度為0.5mm～5mm，其具體數(shù)值視用途、直徑及使用壓力的不同而不同，其中在覆蓋閥芯頭部端面處的厚度(圖5中的d)以小于0.5mm為佳；如圖5所示，其中閥芯密封襯套的外表面由二個鄰接的呈錐面的子表面51、53復(fù)合而成，且相對于與閥芯對稱中心線PQ相垂直的平面而言，其中遠(yuǎn)離閥座的子表面51較陡，其相對閥芯對稱中心線的夾角α以25°～70°為佳，而鄰近閥座的子表面53較平坦，其相對閥芯對稱中心線的夾角β則以比α大10°以上為佳；如圖5所示，閥芯密封襯套5的外表面在密封處具有凹入面52，而閥座6則在對應(yīng)處具有相應(yīng)的凸面61，兩者相互吻合密封，閥座6在該凸面61處的粗糙度Ra為2.5μm～0.2μm，之所以選擇這樣的粗糙度范圍，是為了便于在其上自然形成固體潤滑轉(zhuǎn)移膜，因為如果金屬表面太粗糙，會造成對固體潤滑材料層的刨削，難以形成均勻的轉(zhuǎn)移膜，如果金屬表面太光滑，則不易形成牢固的轉(zhuǎn)移膜；所述的閥芯密封襯套5外表面上的凹入面52可以通過以下方式形成，即在裝配時，在閥處于關(guān)閉狀態(tài)下，向閥芯4施加一個額外的下壓力，使密封襯套5受對應(yīng)的閥座凸面61的擠壓變形而凹入，這樣即形成了凹凸吻合密封，又可以克服機械加工中閥芯4與閥座6(閥芯4與閥桿2、閥桿2與閥蓋3、閥蓋3與閥體7)之間的同軸度積累誤差，還可防止以后在使用過程中發(fā)生塑性變形。
從圖中可見，閥芯4在與固體潤滑材料層5相接觸的表面上開有凹凸不平的溝槽或孔洞，溝槽可以是縱向條狀的41(參見圖3、5)，也可以是網(wǎng)格狀的42(參見圖6)，孔洞43則在摩擦方向上為交疊分布(參見圖7)，其面積占固體潤滑層總面積的20～50％(如果面積過小，達(dá)不到有效的潤滑和減摩效果，如果面積過大，又會使其承載能力降低)；之所以如此，是為了有利于固體潤滑材料在摩擦過程中的“流動”，從而使固體潤滑材料層5始終保持一定厚度；如圖1、2所示，閥桿的周壁刻有梯形螺紋，該閥桿與閥蓋螺紋連接，其螺旋角為4°～12°(其值過大，則鎖進(jìn)過小，閥門使用關(guān)閉時會自動打開)；所述的閥芯與閥桿的接合處具有一外臺階，而所述的閥蓋在對應(yīng)處也具有一外臺階，當(dāng)閥芯上升到一定高度時，二臺階相互抵靠而使閥芯無法再上升，當(dāng)該二臺階之間的最大間距等于閥桿周壁螺距的1/4時，即可實現(xiàn)90°開關(guān)的目的。
如圖8所示，為本發(fā)明的實施例二，與實施例一的不同之處在于，閥芯密封襯套的外表面由二個具有不同陡峭度的曲面復(fù)合而成，且閥芯4與密封襯套5相接觸的表面為不規(guī)則的凹凸不平面，其粗糙度Ra大于80μm，而且密封襯套5與閥座6的接觸處沒有相應(yīng)的凹入。
如圖9所示，為本發(fā)明的實施例三，其為一應(yīng)用于角閥的實施例，多用于洗臉盆上。
如圖10所示，為本發(fā)明的實施例四，與實施例一的不同之處在于，其為一應(yīng)用于管路中的截止閥。
權(quán)利要求
1.一種快開關(guān)的截止閥結(jié)構(gòu)，包括閥芯和閥座，其中閥芯在與閥座對應(yīng)的部位大致呈錐面，并在其外固化有一密封襯套，其特征在于該密封襯套的外表面由二個鄰接的大致呈錐面的子表面復(fù)合而成，且相對于與閥芯對稱中心線相垂直的平面而言，其中遠(yuǎn)離閥座的子表面較陡，而鄰近閥座的子表面較平坦。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快開關(guān)的截止閥結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的較陡子表面相對閥芯對稱中心線的夾角α為25°～70°，而所述的較平坦子表面相對閥芯對稱中心線的夾角β比α大10°以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快開關(guān)的截止閥結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的閥芯密封襯套在密封處具有凹入面，且閥座則在對應(yīng)處具有相應(yīng)的凸面，兩者相互吻合密封。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的快開關(guān)的截止閥結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的閥芯密封襯套上的凹入面位于密封襯套之較陡的子表面的下部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的快開關(guān)的截止閥結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的閥芯與閥座為金屬材質(zhì)，所述的密封襯套則由固體潤滑材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的快開關(guān)的截止閥結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的閥座在對應(yīng)閥芯密封襯套凹入面的凸面具有Ra2.5～0.2μm粗糙度。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的快開關(guān)的截止閥結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的固體潤滑材料可以采用聚苯硫醚PPS、聚醚醚酮PEEK、聚酰胺-酰亞胺PAI或液晶聚合物L(fēng)CP等自潤滑高分子材料以及在這些材料中添加玻璃纖維、碳纖維、石墨、二硫化鉬、聚四氟乙烯、鉛、鋅、銅、鋁或錫后形成的高分子復(fù)合材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的快開關(guān)的截止閥結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的閥芯密封襯套包覆整個閥芯的頭部。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的快開關(guān)的截止閥結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的閥芯密封襯套在覆蓋閥芯頭部側(cè)面處的厚度為0.5mm～5mm，而在覆蓋閥芯頭部端面處的厚度則小于0.5mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的快開關(guān)的截止閥結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的閥芯在與其密封襯套的交界面為一粗糙不平的表面，且其粗糙度Ra大于80μm。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的快開關(guān)的截止閥結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的粗糙不平的接觸面由設(shè)置在閥芯表面并在摩擦方向上呈交疊分布的溝槽或孔洞形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的快開關(guān)的截止閥結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的溝槽呈直條狀或網(wǎng)格狀。
13.根據(jù)權(quán)利要求5所述的快開關(guān)的截止閥結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的閥芯在尾部固接有周壁刻有螺紋的閥桿，該閥桿與閥蓋螺紋連接，其螺旋角為4°～12°。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的快開關(guān)的截止閥結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的閥芯與閥桿的接合處具有一外臺階，而所述的閥蓋在對應(yīng)處也具有一外臺階，且該二臺階之間的最大間距大致等于閥桿周壁螺距的1/4。
全文摘要
一種快開關(guān)的截止閥結(jié)構(gòu),包括閥芯和閥座,其中閥芯在與閥座對應(yīng)的部位大致呈錐面,并在其外固化有一密封襯套,該密封襯套的外表面由二個鄰接的大致呈錐面的子表面復(fù)合而成,且相對于與閥芯對稱中心線相垂直的平面而言,其中遠(yuǎn)離閥座的子表面較陡,而鄰近閥座的子表面較平坦;更好地,所述的閥芯密封襯套在密封處具有凹入面,且閥座則在對應(yīng)處具有相應(yīng)的凸面,兩者相互吻合密封;所述的凹入面以位于閥芯密封襯套之較陡的子表面的下部為佳。按照本發(fā)明的結(jié)構(gòu)在相同的閥座孔徑及相同的閥芯上升高度的情況下,其流通量相對來說要大很多,也就是說,閥芯只要上升一個不大的高度時,截止閥就可以處于全開啟狀態(tài);而閥芯密封襯套與閥座之間的凹凸吻合密封設(shè)計,既可有效地防止閥芯朝閥座移位,又可起到良好的密封作用。
文檔編號F16K1/32GK1343846SQ0113196
公開日2002年4月10日 申請日期2001年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月18日
發(fā)明者陳西火 申請人:陳西火